Паули, Вольфганг
| Регулярная статья | |
| Вольфганг Эрнст Паули | |
| Wolfgang Ernst Pauli | |
 | |
| Род деятельности: |
физик |
|---|---|
| Дата рождения: | |
| Место рождения: | |
| Гражданство: | |
| Дата смерти: |
15 декабря 1958 (58 лет) |
| Место смерти: | |
| Награды и премии: |
Нобелевская премия по физике (1945) |
Вольфганг Эрнст Паули (Wolfgang Ernst Pauli, 1900, Вена — 1958, Цюрих) — австрийский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1945 года.
Основные сведения
Премия была получена за открытие в 1925 году принципа исключения Паули, согласно которому в атоме никакие два электрона не могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние.
Паули внёс значительный вклад в квантовую механику, квантовую теорию поля и физику твердого тела, а также успешно выдвинул гипотезу о существовании нейтрино.
Помимо своих оригинальных работ, он написал великолепные обобщения нескольких областей физической теории, которые считаются классикой научной литературы.
Ещё более глубокое влияние оказали его личные взаимодействия с другими учеными, о чем свидетельствуют многочисленные свидетельства и обширная, но никогда не скучная сохранившаяся переписка.
Биографические сведения
Родился в Вене 25 апреля 1900 года в семье Берты (Шютц) и Вольфганга Йозефа Паули.
Его отец, родом из Праги, выдающийся и оригинальный ученый, был профессором коллоидной химии в Венском университете и тоже носил имя Вольфганг. Поэтому его сын в своих ранних работах называл себя Вольфгангом Паули-младшим.
Берта Паули была писательницей, и они принадлежали к культурной элите Вены. Семья изначально имела еврейское происхождение, но Вольфганг-старший стал католиком. Ребенок был крещен в католической вере.
Паули вырос в интеллектуальной элите Вены, высококосмополитичного города, который был одним из важнейших центров научного прогресса на рубеже XX века.
Крестным отцом и наставником Паули был физик-философ Эрнст Мах, физик и критический философ, в честь которого он и получил одно из своих вторых имен. Позже Паули писал, что влияние Маха на его воспитание было «антиметафизическим крещением».
Продемонстрировав выдающиеся математические способности — Паули самостоятельно изучил тогда ещё новую теорию относительности в гимназии и опубликовал свою первую статью по этой теме в 18 лет — он поступил на физический факультет Мюнхенского университета, где изучал самую передовую физику того времени: квантовую теорию атома Бора-Зоммерфельда под руководством Арнольда Зоммерфельда.
Паули отличался не только своим блеском, но и исключительной строгостью и дерзкими остротами. Рецензия на теорию относительности, которую он написал для «Энциклопедии математических наук» в 1921 году, принесла ему раннюю известность и высокую оценку Альберта Эйнштейна.
Паули также написал монографию объемом около 250 страниц, в которой критически изложил математические основы теории, а также её физическое значение. Он тщательно учел уже имеющуюся обширную литературу по этой теме, но в то же время чётко изложил свою собственную интерпретацию.
Несмотря на необходимую краткость изложения, монография является превосходным введением в специальную и общую теории относительности; кроме того, это первоклассный исторический документ науки, поскольку вместе с работой Г. Вейля «Пространство, время и материя» она представляет собой первое всестороннее изложение математических и физических идей Эйнштейна, который сам никогда не писал больших работ о своей теории.
После получения докторской степени по теоретической физике в 1921 году Паули работал ассистентом у Макса Борна в Гёттингенском университете (1921–22) и ассистентом у Вильгельма Ленца в Гамбургском университете (1922).
Паули взял годичный отпуск для работы в Институте теоретической физики Нильса Бора в Копенгагене (1922–23), после чего вернулся в Гамбург в 1924 году для завершения хабилитации (постдокторской степени, необходимой для занятия профессорской должности в большинстве европейских университетов).
Вернувшись в качестве лектора, Паули принял участие в создании квантовой механики.
В первую очередь (1924–1925) он решил некоторые сложные проблемы в теории атомных спектров, введя новое квантовое число — величину, которая позже была названа спином, но которую Паули, в соответствии со своим философским неприятием визуализируемых моделей, назвал «двузначностью, не описываемой классически».
Он пришел к выводу, что если такое квантовое состояние занято одним электроном, то оно исключается для других электронов. Это правило в конечном итоге было включено в квантовую механику многочастичных систем и возведено в ранг принципа — принципа исключения.
Таким образом, оно стало основой статистики Ферми-Дирака, раздела квантовой статистики, разработанного итальянским физиком Энрико Ферми и английским физиком П.А.М. Дираком, квантовой химии и квантовой теории твердых тел.
Помимо этого и других результатов в квантовой механике, квантовой теории поля и теории магнетизма, Паули помогал другим, внося свой критический вклад. Позже его стали называть «совестью физики» за его критические замечания.
Его анализ философских основ и методологии физики сыграл центральную роль в так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики, основанной на отказе от причинности и на утверждении позитивистского представления о том, что физические понятия должны быть ограничены возможностями наблюдения.
В 1928 году Паули получил должность профессора в Швейцарском федеральном техническом институте (Eidgenössische Technische Hochschule, или ETH) в Цюрихе, которую он занимал до конца жизни и где вместе с немецким физиком Грегором Вентцелем из Цюрихского университета создал успешную «школу» теоретической физики.
Самоубийство матери Паули в 1927 году и распад его брака с берлинской танцовщицей Кэте Деппнер в 1930 году привели его к психоанализу, сначала как к терапии (аналитика ему порекомендовал швейцарский психолог Карл Густав Юнг), а затем как к философскому интересу.
Он изучал идеи Юнга и их значение для научного понимания физического мира, что привело его к дистанцированию от позитивизма. Хотя Паули завершил двухлетний курс личной терапии с Юнгом в 1934 году, когда женился на Франциске (Франке) Бертрам, в последующие годы между ними завязалась обширная переписка по вопросам физики и психологии.
В 1930 году Паули выдвинул гипотезу о существовании нейтральных частиц (позже названных нейтрино), чтобы сохранить закон сохранения энергии при ядерном бета-распаде. Экспериментальное обнаружение нейтрино произошло только в 1956 году.
Его анализ симметрий в квантовой теории поля привел к формулировке в 1940 году теоремы о спине и статистике, которая установила необходимую связь между спином частицы и ее статистическими свойствами.
Начало Второй мировой войны и возможная угроза нацистских преследований (дедушка и бабушка Паули по отцовской линии были евреями) побудили его в 1940 году принять приглашение на должность приглашенного профессора в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, США, где он работал в основном над теорией мезонов.
Хотя в 1946 году он получил американское гражданство, в том же году он вернулся в Европу, сначала чтобы наконец получить Нобелевскую премию 1945 года, а затем вернувшись на свою прежнюю должность в Цюрихском политехническом институте (ETH).
Вернувшись в ETH, он работал над перенормализацией в квантовой электродинамике в сотрудничестве со своими студентами, а также над CPT-симметрией (заряд, четность, время) в квантовой теории поля. В 1949 году он окончательно получил швейцарское гражданство.
В последние годы жизни Паули еще больше увлекся философией, а путешествия и переписка поддерживали его диалог с Эйнштейном, Бором и другими. Обширная переписка с Юнгом, а также ряд публикаций свидетельствуют о непрекращающихся поисках Паули понимания «физиса и психики как взаимодополняющих аспектов одной и той же реальности».
Литература
- McMurray, Emily J., ed. (1995). Notable Twentieth-Century Scientists. Detroit: Gale Research;
- Peierls, Rudolf E. (1959). "Wolfgang Ernst Pauli." In Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, Vol. 5, pp. 175–192. London: Royal Society;
- Nobel Lectures, Physics, 1942-1962 (1964);
- N. H. de V. Heathcote, Nobel Prize Winners, Physics, 1901-1950 (1953);
- B. Hoffmann, The Strange Story of the Quantum (2d ed. 1959);
- A. d'Abro, The Rise of the New Physics, vol. 2 (1951).
Источники
Уведомление: Предварительной основой данной статьи был перевод статьи «Wolfgang Pauli American physicist» в Encyclopaedia Britannica, который в дальнейшем изменялся, исправлялся и редактировался.
